隨著高壓水射流應用領域的日益擴大,如何在標準化的水射流構件基礎上合理選擇清洗參數以適應不同的清洗對象決定了清洗的質量與效率,因此清洗參數的合理選擇是至關重要的共性問題。以下主要介紹高壓水射流的分布特性。
高壓水射流在清洗應用中一般都會使用非淹沒連續水射流。
非淹沒連續水射流在噴嘴出口處有一個錐形等速流核心區,其中射流軸向動壓力及密度基本保持不變,為水射流的初始段,射流繼續發展的部分稱為基本段,{zh1}是消散段,非淹沒射流與環境介質wq混合后變成水滴與空氣的混合物或霧化。射流各段在工程應用中具有不同的功能。例如清洗、除銹、表面加工等應用的是其基本段的主要特性。
對于高壓水射流的清洗應用,壓力和流量的選擇和匹配是極其重要的。但是在射流的不同靶距和擴散半徑上,壓力和流量是不同的,所以單純慮噴嘴噴出口壓力和流量是不正確的。掌握和利用射流壓力和流量的分布特性是清洗參數選擇與匹配的重要環節。
動壓是表征其清洗能力的重要參數,在非淹沒連續水射流基本段中,動壓的分布特性如下:
1、沿軸線方向,軸心動壓有規律的衰減。
軸心動壓分布特性 公式(1)
公式(1)中,射流斷面軸心上的動壓 —射流斷面軸心上的動壓,MPa;
射流在噴嘴出口處的動壓 —射流在噴嘴出口處的動壓,MPa;
初始段長度處射流長度 —初始段長度處射流長度,mm;
X —到噴嘴出口的軸向距離,mm。
2、在垂直于軸心的截面上,軸向動壓呈高斯曲線關系。
射流斷面動壓特性 公式(2)
η = y / R 公式(3)
R = C X 公式(4)
公式(2)(3)(4)中,P —射流斷面上任意一點的動壓,MPa;
射流斷面軸心上的動壓 —射流斷面軸心上的動壓,MPa;
η —射流無量綱徑向距離;
y —至射流軸線的徑向距離;
R —射流斷面半徑,mm;
C —射流擴散系數,由噴嘴的結構、表面性能等決定。
根據以上軸向、徑向動壓分布特性公式,可以準確的掌握高壓水射流變化規律,但是會受噴嘴結構性能差異的影響,即使在同樣的出口壓力和流量條件下,動壓在量的分布上也有較大的差異。由此可見,噴嘴的選用是重中之重。
此外,射流斷面形狀與流量分布也是影響清洗效果的重要因素。流量分布表示在噴射寬幅方向其噴射水量分配狀態。不同的噴嘴出口形狀,可以形成不同的射流斷面形狀,如扁平行、圓形、環形、方形等,以及不同的流量分布形式,如山形分布、均等分布形式等。
掌握和利用高壓水射流的斷面形狀,動壓和流量分布特性意義在于:當平移清洗作業時,射流斷面決定清洗作用時間的長短,動壓和流量則決定著沖擊能量的大小。

高壓清洗機在長期的作業過程中發生一些工作故障也是在所難免的,當高壓清洗機發生故障時,操作者應依據不同故障現象,仔細查找原因,及時解決問題。下面我們主要介紹一些高壓清洗機常見的故障以及排除方法。
一、高壓清洗機在運行的過程中如果出現異常的尖叫聲,大部分原因是由于電機軸承缺油導致的。這時我們只要在電機的注油孔注入普通黃油就可以解決,這種情況發生的不多。我們在高壓清洗機定期檢修維護時給予補充就可以了。
二、高壓清洗機在啟動后,出現壓力不穩定或時有時無,這里多數原因是高壓水泵或進水管路內吸入了空氣所導致的,這時需要檢查水源的壓力是否足夠,進水過濾器是否堵塞,如果發現進水濾網堵塞,將濾網取下用水清洗就可以了。
三、高壓清洗機在運行的過程中有一定的工作壓力但是調不到設備的額定壓力或者說壓力只停留在一定范圍內而不能上升,在這種情況下,首先要判斷高壓噴嘴的孔徑是否匹配。如更換高壓噴嘴后壓力仍然上不去,這時需要查看調壓閥是否調到位了,如果在排除這兩種情況下故障依舊,這說明泵內密封組件(水封)損壞或者是活塞損壞,這種情況需要聯系廠商協助維修。

為了解決試壓泵和高壓水清洗機在升壓過程中出現的升壓速率過快,導致試壓結果與預期不符,出現嚴重的過沖現象;對此進行了深入細致的探索和研究,最終提出了在控制系統中采用變頻器來解決這個困擾試壓過沖的難題。
現今,國內大多數試壓泵和高壓水清洗機的動力減速機構都采用了皮帶輪減速的結構,這種結構的優勢是明顯的,但是帶來的缺點也是顯著的:皮帶輪在電機停機后會產生慣性而持續自由轉動兩秒左右才會停機。當試壓泵和高壓水清洗機壓力要達到用戶預期的壓力時,為了不因皮帶輪慣性產生過沖,因此用戶需要在壓力到達前的一個時間段內提前將電機電源切斷,以此來達到要求,否則將出現嚴重的過沖。但是,過去很長時間里,要良好地控制這個提前時間是不容易的,wq靠操作者本身對試壓泵設備的熟悉程度和對用戶工件的容器容積大小wq掌握,否則出現過沖后容易損壞用戶產品。
根據試壓泵和高壓水清洗機的這個固有特性,進行了大量的研究和實驗。例如,為了控制停機后的皮帶輪慣性,最初的試壓泵和高壓水清洗機上增加了帶剎車的電機,在電機斷電后,強制讓電機軸剎車;又如在試壓泵和高壓水清洗機的壓力出口裝一套卸壓閥,在停機后,雖然有慣性產生過沖,但是因為出口打開,會延緩過沖上升幅度。這些方法雖然在一定程度上對過沖有緩解,但是效果不明顯。{zh1}在控制系統電氣整合時發現,利用變頻器可以改變電機電源頻率而降低電機轉速可以有效控制試壓過沖。
變頻器固有特性:低頻恒轉矩,高頻恒功率。當試壓泵在高壓時,如果電機能適當降低轉速,而又能保持電機額定轉矩,那么在壓力達到用戶預期時,停止系統升壓就是可行的方法。經過大量的實驗后,證明該方法是有效、可行的。因此,在PLC程序中經過嚴密的算法進行計算后,實時控制電機運行轉速,進而有效控制試壓泵升壓速率得到了成功。在此后的近百套WYC微機高壓測試系統中運用了變頻技術來控制試壓泵和高壓水清洗機升壓過沖.
